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文档简介
1、金属材料知识一 金属材料分类1 黑色金属 钢铁2 有色金属 通常指铜、铝、铅、钛二 钢铁材料牌号表示方法产品名称牌号举例牌号表示方法生铁L10Z30L表示炼钢用生铁;10表示平均含硅量10%Z表示铸造用生铁;30表示平均含硅量30%碳素结构和低合金结构钢Q195Q215AQ215BQ235AQ235BQ235CQ 235 B质量等级代号,指含硫量高低,A-0
2、.05%;B-0.045%;C-0.04%;D-0.035屈服点数值(Mpa)代表“屈服点”优质碳素结构钢和优质碳素弹簧钢08F2020A4545E65Mn20 A表示级别。A高级;B特级表示含碳量万分之20 65 Mn 表示含锰量约0.75-1%表示含碳量万分之几合金结构钢和合金弹簧钢20CrMnSi35CrMo60Si2Mn合金平均含量小于1.5%时,仅表示元素,一般不标含量;平均含量在1.5-2.49%、2.5-3.49%、3.35-4.49%时,在合金元素后相应写成2、3、460 Si2 Mn表示含锰量约1%表示含硅量约2%表示含碳量万分之60工具钢碳素工具钢T8、T10合金工具钢9S
3、iCrCr12Cr12MoV5CrNiMoSM45T8含碳量千分之几表示“碳素工具钢”平均含碳量1.00%时,一般不标明。含碳量1.00%时,用千分之几表示。钒、钛的表示有时会有特殊。9SiCr0.9%CCr122%C,11.75%CrCr12MoV2%C,11.75%Cr,0.5%Mo,0.22%V5CrNiMo0.5%C,1%Ni,1%MoSM45S表示塑料,M表示模具,45表示含碳量0.45%。轴承钢GCr15G20CrNiMo在牌号头部加“G”,表示滚动轴承钢的拼音头一个字母GCr15普通滚动轴承钢,含C1%,Cr1.5%G20CrNiMo含C0.2%,Cr0.5%,Ni0.55%,M
4、o0.23%不锈钢2Cr131Cr18Ni92Cr13马氏体型不锈钢,可热处理,C0.2%,Cr13%1Cr18Ni9奥氏体型不锈钢,C0.1%,Cr18%, Ni9%易切削钢Y15Y40MnY45CaY15PbY表示易,材料中加硫、磷,增加脆性,加锰增加强度,加钙、铅增加润滑性。15、40、45表示含碳量万分之几,Mn1.20-1.55%,Ca0.002-0.006%,Pb0.15-0.35%.三 金属材料力学性能代号及含义代号名称单位含义b抗拉强度
5、Mpa或N/mm2材料试样受拉力时,在拉断前所承受的最大拉力。bc抗压强度材料试样受压力时,在压坏前所承受的最大拉力bb抗弯强度材料试样受弯曲力时,在破坏前所承受的最大拉力抗剪强度材料试样受剪力时,在剪断前所承受的最大拉力s屈服点材料试样在拉伸过程中,负荷不增加或开始有所降低而变形继续发生的现象称为屈服,屈服时的最小应力称为屈服点或屈服强度。对某些屈服现象不明显的金属材料,测定屈服点比较困难,为了便于测量,通常按其产生永久变形量等于试样原长0.2%时的应力称为屈服强度。0.2屈服强度伸长率%材料试样被拉断后,标距长度的增加量与原标距长度之百分比5伸长率试样的标距等于5倍直径时的伸长率断面收缩率
6、材料试样在拉断后,其断裂处横截面积的缩减量与原横截面积的百分比冲击韧性值J/cm2金属材料对冲击负荷的抵抗能力,以冲击试样上所消耗的功与断口处横截面积之比HB布氏硬度kgf/mm2(一般不标注)用淬硬小钢球压入金属表面,保持一定时间待变形稳定后卸载,以其压痕面积除以加在钢球上的载荷。HRC洛氏硬度C级用1471N载荷,将顶角为120o的圆锥形金刚石的压头压如金属表面,取其压痕的深度来计算。用来测量HB=230-700的金属材料HRA洛氏硬度A级用588.4N载荷,将顶角为120o的圆锥形金刚石的压头压如金属表面,取其压痕的深度来计算,用来测量HB700的金属材料。HRB洛氏硬度B级用980.7
7、N载荷,直径1.59mm淬硬小钢球压入金属表面,取其压痕的深度来计算, 用来测量HB=60-230的金属材料HV维氏硬度kgf/mm2用49.03-980.7N(分为6级)的载荷,将顶角为136o 的金刚石四方锥体压入金属的表面,经一定时间后卸载,以其压痕表面积除载荷所得之商。HS肖氏硬度以一定重量的冲头,从一定的高度落于被测试样的表面,以冲头回跳的高度表示硬度。四 钢材的规格种类及用途1 钢板a.
8、60; 按轧制方法分为:热轧、冷轧b. 按性能及用途可分为: 碳素结构钢和低合金结构钢冷轧薄钢板及钢带,一般厚度不大于4mm。 碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带,厚度不大于4mm。 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带,4-200mm钢板及小于25mm钢带。 优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带,厚度不大
9、于4mm。 优质碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带,厚度不大于4mm。 合金结构钢薄钢板,厚度不大于4mm的热轧或冷轧。 锅炉用钢板 压力容器用钢板 不锈钢冷轧或热轧钢板 耐热钢板 花纹钢板 2型钢 热轧扁钢,厚度3-60,
10、宽度10-150。 碳素结构钢和低合金热轧圆钢、方钢、六角钢 热轧角钢,分为等边及不等边,宽度20-200。 热轧槽钢,宽度50-300。 热轧工字钢,高度100-560。 热轧T型钢,宽度100-300。 冷弯空心型钢。3钢管A直缝电焊钢管(GB/T 137931992)a.
11、; 以热轧或冷轧钢带,经焊接或焊后冷加工方法制造。钢管以不热处理状态交货。b. 规格:直径5.0121,壁厚0.53.5。c. 力 学 性 能钢 号R(软态钢管)DY(低硬态钢管)b5b508F,08,10F,10,15F,15,2031535539022201937540044013119Q195Q215-A,BQ235-A,B31533537522222033535539014139 B。无缝钢管(GB/T 81
12、621999)a. 以热轧或冷拔(轧)管加工,有热轧或热处理状态交货。b. 规格:直径6.0245,壁厚0.2524。c. 力学性能抗拉强度屈服点55/%钢 号b/MPa壁厚16mm壁厚16mm1033520519524203902452352035510305295174559033532514Q345490325315214钢丝材料可有多种材料加工而成,a. 普通结构钢丝:Q195、Q215、Q235主要制钉及建筑用。b. 优质碳素结构钢丝:08F
13、、10F、15、20、25、35、40、45、50,冷拉状态交货,可后热处理,c. 碳素弹簧钢丝:65、70、75、85,一般淬火回火状态交货,可后热处理。d. 合金结构钢丝:15Cr、38Cr、40Cr、20CrNi3等等。交货状态有冷拉L,退火T,可热处理。e. 不锈钢丝:0Cr18Ni9-R、1Cr18Ni9Ti-Q、0Cr19Ni9-L。后缀RQL表示软拉(R)钢丝进行光亮
14、热处理和热处理后酸洗或类似的处理。轻拉(Q)钢丝热处理后进行小变形程度的拉拔。冷拉(L)钢丝热处理后进行常规拉拔。f. 电阻电热合金丝:Cr15Ni60、Cr20Ni80 、Cr30Ni70、1Cr13Al4,热处理后软态交货。五 钢铁材料的热处理热处理是为了达到材料的使用目的,发挥材料各种元素的作用,调整材料的强韧性,以及加工工艺的需要。1 热处理工艺分类
15、:a 淬火加热至相变到奥氏体组织后快速冷却得到马氏体组织,目的为了提高硬度。b 回火低温回火,目的是去除应力;中温回火及高温回火是为了调整材料的强韧性。通常在一定温度下保温一段时间后已一定的速度冷却。c 退火降低材料硬度,便于加工及成形,有完全退火和不完全退火之分。加热保温后慢速冷却。d 正火提高材料硬度,加热后空冷。e 调质达到需要的强韧性或加工工艺的需要。先淬火后回火,是两个工艺的合并。f 渗碳提高材料的表面硬度。通常使含碳量在0.3%以下的材料在表面1mm左右深度提高到1%左右。g 氮化提高材
16、料的表面硬度,或耐腐蚀性。通常使含碳量在0.4%左右的材料在表面0。2mm左右深度形成氮化层,表面硬度可达到HRC70以上。2 按种类有:a. 常规热处理如淬火、回火、退火、正火、调质。b. 化学热处理如渗碳、氮化、碳氮共渗、硼化、渗金属、表面陶瓷。c. 真空热处理使用真空设备的热处理,优点是无氧化及脱碳,热处理变形小。3 使用设备有:a.
17、60; 箱式炉使用电热丝或碳棒加热,电热丝炉使用温度可在低于950度以下使用,功率一般在3-200KW,用途广泛,可用于淬火、回火、退火,使用成本低。b. 盐浴炉用硝盐加热,有高、中、低温炉,可高温加热到1300度,用于淬火、回火、退火。加热速度快,氧化脱碳小,利于防止晶粒粗大,可大批量多品种生产。c. 燃气炉使用煤气或其它气体加热(如乙炔气等),可用于大型零件在炉内加热正火、退火或锻造,及局部加热用。d
18、. 井式炉使用电热丝加热,用于淬火、回火、退火、渗碳、氮化。e. 真空炉使用电热丝加热,用于淬火、回火、退火,f. 箱式多用炉使用电热丝加热,用于淬火、回火、退火、渗碳、氮化,可进行大批量多品种生产。g. 网带炉炉内加移动网带可连续加热处理,适用于小零件大批量淬火、回火、渗碳、氮化,生产效率高。h.
19、 高频炉使用特制的工频、中频、高频加热圈加热零件表面淬火,用于轴、齿轮类零件淬火。4 冷却介质及方法a. 水冷却速度快,用于碳钢及低合金钢的淬火及有些回火的冷却。b. 盐水冷却速度最为快,用于碳钢及低合金钢的淬火冷却c. 油一般用20号机油,中合金钢以上的淬火冷却。d.
20、60; 硝盐用于回火及合金钢的等温淬火。e. 空气冷却速度慢,用于正火及一些高淬透性材料的淬火。5 热处理原理简述无论使用何种设备,都是为了加热,超过一定的温度,使金属材料达到同素异构转变及需要的晶粒大小和分布,然后以一定的速度冷却,得到需要的晶体组织。钢铁金属金相组织通常有:铁素体主要由铁元素组成,硬度低;渗碳体铁与碳的化合物,特别硬脆;珠光体铁素体和渗碳体各50%的混合物,由0.8%C和99.2%Fe元素组成;奥氏体一般是加热后转变成的组织;马氏体淬火后得到的组织,硬而脆
21、;屈氏体淬火后得到的组织,较软;贝氏体等温淬火后得到的组织,韧性好;热处理淬火的加热温度一般低碳钢加热到A3线以上50度,含碳量超过0.8%碳素钢的材料加热到780度左右,合金钢需查手册。加热后的保温时间视材料厚度决定,冷却介质根据材料定,也可能先后用两种介质冷却。除低碳钢,一般材料淬火后硬度应达到HRC60以上。淬火+回火和直接不完全淬火(加热温度不对或冷却速度不够),得到的硬度一样,但由于金相组织不同,强韧性是完全不一样的,在使用中的效果也是不同的。淬火+回火的结果要好的多。常用工艺举例:钢号 淬火温度 冷却介质 淬火后硬度 回火温度 回火后硬度Cr12 1050 油 HRC62 230
22、HRC6065Mn 830 油或水 HRC62 430 HRC40-4445# 840 盐水或水 HRC55 350 HRC30六 有色金属常用有色金属有铝、铜以及镁、锌、铅、锡、金、银等,有单独使用,如纯铝、纯铜(紫铜),很多是在合金状态下使用,一些独特的性能是钢铁无法达到的,如导电性、颜色、重量、柔软性等等。1。铝重量轻,不易生锈,可氧化染色,易于成形加工,分为铸造铝合金、压铸铝合金及变形铝合金。铸造铝合金有铝硅合金(ZAlSi7Mg)、铝铜合金(ZalCu5Mn)、铝镁合金(ZalMg6Mg)、铝锌合金(ZalZn6Mg)压铸铝合金YZAlSi12、YZAlSi9Cu4变形铝合金工业纯铝(1060)、防锈铝(5A02)、硬铝(2A11)、超硬铝(7A04) 2铜铜应用最早的金属,不易生锈,易于成形加工。分为铸造铜合金、压铸铜合金及加工用铜材。种类有纯铜、黄铜、青铜,其中黄铜
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